山东大学耳鼻喉眼学报  2016, Vol. 30 Issue (6): 14-17  DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2016.105
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引用本文 

刘叶, 孙殿水, 殷进军, 夏明, 徐英, 孙建华. 鼻咽癌调强放疗后前庭功能损伤的机制研究[J]. 山东大学耳鼻喉眼学报, 2016, 30(6): 14-17.DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2016.105.
LIU Ye , SUN Dianshui , YIN Jinjun , XIA Ming , XU Ying , SUN Jianhua . Vestibular function damage mechanisms in nasopharyngeal carcinoma patients after intensity-modulated radiotherapy[J]. Journal of Otolaryngology and Ophthalmology of Shandong University, 2016, 30(6): 14-17. DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2016.105.

作者简介

刘叶。E-mail: guohaitao2005@163.com

通讯作者

孙殿水。E-mail:sundianshui@163.com

文章历史

收稿日期:2016-03-13
网络出版时间:2016-07-05
鼻咽癌调强放疗后前庭功能损伤的机制研究
刘叶1, 孙殿水1, 殷进军2, 夏明3, 徐英1, 孙建华1     
1. 山东大学第二医院肿瘤防治中心, 山东 济南 250033 ;
2. 威海市立医院放疗科, 山东 威海 264200 ;
3. 山东大学第二医院耳鼻咽喉头颈外科, 山东 济南 250033
收稿日期:2016-03-13 ;网络出版时间:2016-07-05
作者简介:刘叶。E-mail: guohaitao2005@163.com
通讯作者:孙殿水。E-mail:sundianshui@163.com
摘要: 目的 探讨鼻咽癌调强放疗后前庭功能损伤的可能机制。 方法 分析内耳放疗受量和中耳炎与前庭功能损伤的相关性,用ELISA检测患者放疗前后血清IL-6和IL-17水平的变化。 结果 有38例符合研究标准的患者,内耳的放疗受量与前庭功能损伤明显相关(P < 0.05),中耳炎与前庭功能损伤无明显相关性(P>0.05),放疗后血清IL-6和IL-17水平明显升高(P均 < 0.05),并与前庭功能损伤明显相关(P < 0.05)。 结论 鼻咽癌调强放疗后前庭放疗受量和前庭炎症反应与前庭功能损伤有关,而中耳炎未见对前庭功能损伤有影响。
关键词: 鼻咽肿瘤    前庭功能损伤    炎症细胞因子    调强放疗    
Vestibular function damage mechanisms in nasopharyngeal carcinoma patients after intensity-modulated radiotherapy
LIU Ye1, SUN Dianshui1, YIN Jinjun2, XIA Ming3, XU Ying1, SUN Jianhua1     
1. Cancer Center, the Second Hospital of Shandong University, Jinan 250033, Shandong, China ;
2. Cancer Center, Weihai Municipal Hospital, Weihai 264200, Shandong, China ;
3. Department of Otorhinolaryngology & Head and Neck Surgery, the Second Hospital of Shandong University, Jinan 250033, Shandong, China
Abstract: Objective To explore potential mechanisms of vestibular function damage in nasopharyngeal carcinoma (NPC) patients after intensity-modulated radiotherapy (IMRT). Methods Patients who received radical IMRT for their NPC were recruited. The serum levels of IL-6 and IL-17 were detected with ELISA method. Vestibular evoked myogenic potential (VEMP) tests were used to evaluate vestibular function and correlation analyses were used to analyze the potential mechanisms of vestibular function damage. Results Thirty-eight patients were included. The mean and maximum radiation doses to the inner ears were both significantly associated with abnormal ocular VEMP (oVEMP) and cervical VEMP (cVEMP) (P < 0.05, all), but the correlations were all mild. There were no significant correlations between otitis media (OM) and abnormal oVEMP and cVEMP (P>0.05). The serum levels of IL-6 and IL-17 in NPC patients both increased and were significantly associated with abnormal oVEMP and cVEMP after irradiation (P < 0.05, all). Conclusion The radiation doses to the inner ears were associated with the incidence of vestibular function damage, but the correlations were mild. OM had no relations with the incidence of vestibular function damage in present study. The inflammatory responses and possible resolution obstacles of inflammation participated in persistent vestibular function damage after irradiation.
Key words: Nasopharyngeal carcinoma    Vestibular function damage    Inflammatory cytokines    Intensity-modulated radiotherapy    

鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是世界范围内最常见的头颈部恶性肿瘤之一,我国是世界上NPC的高发国家。鼻咽和颈部放疗是NPC首选的治疗方法。在解剖上,由于内耳与NPC的好发部鼻咽侧壁毗邻,所以在NPC放疗过程中,内耳不可避免的要受到照射。内耳的受照不可避免地会引起内耳功能障碍。对于耳蜗放射性损伤和感音性耳聋已有广泛研究[1],而对于前庭功能损伤和相关的危险因素及机制,既往鲜有报道。前庭的放射性损伤会导致眩晕、异常位置觉和振动幻视等,严重影响NPC患者的生活质量。我们前期用前庭诱发肌源性电位(vestibular evoked myogenic potential,VEMP)检测评价了38例NPC放疗后前庭功能损伤情况,结果发现前庭放射性损伤的发生率高达80%,而临床症状的发生率也高达20%[2]。而Chi等[3]的一项相似的研究中报道了前庭放射性损伤的发生率高达80%,这暗示了NPC放疗后前庭放射性损伤的普遍存在。

对于前庭的放射性损伤,通常认为主要由内耳放疗的受量造成,但Gibb等[4]发现在1例复发性NPC患者中,其鼻咽部接受了二次放疗,累计剂量达106 Gy,却显示椭圆囊和球囊毛细胞和支持细胞保存良好。其认为人的内耳前庭结构能耐受高的分次的照射剂量,所以在NPC放疗过程中,存在着其他的因素造成了前庭放射性损伤的普遍存在。

在本研究中,我们将对前期研究的这组患者造成前庭放射性损伤的原因进行总结,希望能为鼻咽癌患者放疗后前庭功能障碍的诊疗提供依据。

1 材料与方法 1.1 病例选择

选取2010年9月1日至2015年3月31日山东大学第二医院和威海市立医院收治的鼻咽癌患者。病例的纳入标准:① 经病理证实为鼻咽癌;② 治疗前均进行了系统的病情评估,包括纤维鼻咽喉镜、头颈部强化MRI、胸腹部CT及骨扫描等检查;③ 肿瘤病灶局限,无远处转移;④ 均接受了规范的根治性调强放射治疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT),预计无进展生存期至少6个月;⑤ 临床病理特征均可获得(包括性别、年龄、肿瘤位置、淋巴结转移情况、肿瘤的分化程度和病理类型等);⑥ 放疗后均愿意接受定期随访,随访时间至少1年;⑦ 自愿接受根治性放疗并参加该研究,已签署知情同意书。病例的排除标准:① 鼻咽非上皮性恶性肿瘤;② 鼻咽癌局部侵犯内耳、斜坡和脑干等结构,可能影响VEMPs检测结果的可靠性;③ 放疗前已存在VEMPs的异常或合并中耳炎(otitis media,OM);④ 未按计划完成放疗;⑤ 患心、肺、肝脏及肾脏等疾病,可能影响生存期。

1.2 调强放射治疗

患者均采用Pinnacle治疗计划系统制定IMRT计划,患者均采取静态调强技术,采用6MV-X线,7-9野照射。IMRT计划的要求是:至少95%的靶区达到处方剂量,最多3%的靶区接受少于93%的处方剂量,少于20%的靶区接受超过110%的处方剂量。各危及器官(organs at risk,OAR)均不允许超过其规定的剂量体积限制标准,尤其是脑干的最大受照剂量不能超过54 Gy。

具体处方剂量如下:T1和T2鼻咽肿瘤为69.96 Gy/33f,T3和T4鼻咽肿瘤为73.92 Gy/33f;转移的咽后淋巴结为73.92 Gy/33f,转移的颈部淋巴结为69.96 Gy/33f,邻近高危结构及颈部高危淋巴引流区为60.06 Gy/33f,颈部低危淋巴引流区为50.96 Gy/28f。

前庭结构体积较小、难以勾画,不能精确进行剂量体积分析,故研究中把前庭作为内耳的一部分一起评价。由富有经验的放射诊断医师和肿瘤放疗医师一起在骨窗下分别勾画右侧和左侧内耳。由于解剖学上,内耳毗邻鼻咽侧壁,为使靶区达到最佳剂量分布,内耳的受照剂量并未给予特殊限制。内耳的体积、平均受照剂量、最大受照剂量均由Pinnacle治疗计划系统生成的剂量-体积直方图(dose-volume histogram,DVH)获得。

1.3 前庭诱发肌源性电位的检测

所有纳入研究的NPC患者在放疗前、放疗结束时及放疗后3个月时按Chi和Tseng描述的方法[3, 5-6]进行眼肌前庭诱发肌源性电位(ocular VEMP,oVEMP)和颈肌前庭诱发肌源性电位(cervical VEMP,cVEMP)的检测。任何oVEMP和/或cVEMP的异常表示存在前庭功能损伤。

1.4 中耳炎的诊断

中耳通过前庭窗连于内耳的前庭,所以渗出性中耳炎(otitis media with effusion,OME)和放射性中耳炎(radiation-induced otitis media,ROM)可能影响前庭功能。在放疗前、放疗结束时和放疗后3个月,分别行MRI、耳镜检及声导抗图来评价OME和ROM。MRI上的中耳乳突积液、B型导抗图和病理性鼓膜[7]被视为OM的特征性表现。

1.5 炎症细胞因子的检测

为了评价放疗诱导的炎症反应对前庭功能的影响,在放疗前、放疗结束时及放疗后3个月时用ELISA试剂盒对所有纳入研究的NPC患者外周血清IL-6和IL-17的水平进行检测。

1.6 统计学处理

采用SPSS 15.0统计软件,内耳的平均体积、平均受照剂量和最大受照剂量及血清IL-6和IL-17水平采用x±s表示。计量数据分析采用t检验,计数数据分析采用χ2检测,相关性分析采用Spearman等级相关检验或Pearson相关检验。P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 符合条件的病例特征

在2010年9月1日至2015年3月31日共有81例患者接受根治性IMRT,根据纳入和剔除标准,最终38例患者符合本研究,所有符合条件患者的临床病理特征见表 1。患者26~67岁,中位年龄49岁。随访中位时间29个月(6~51个月),患者死亡时随访时间自动终止,末次随访时间是2015年9月。所有鼻咽癌患者的临床分期均采用2009年UICC分期系统。

表 1 入选患者的临床特征 Table 1 Clinical characteristics of the patients

根据Pinnacle治疗计划系统生成的DVH,内耳的平均体积为(1.925±0.198)cm3,平均放疗受量和最大放疗受量分别为(49.08±6.26)Gy和(62.97±5.16)Gy;脑干放疗受量为(51.11±1.21)Gy,小于最大限制剂量54 Gy。

2.2 内耳放疗受量和前庭功能损伤的相关性

内耳放疗受量与oVEMP和cVEMP异常的发生率的相关性见表 2,结果显示内耳的平均放疗受量和最大放疗受量均与VEMP和cVEMP的异常显著相关,但其相关性较小。

表 2 内耳放疗受量和前庭功能障碍的相关性 Table 2 Correlation between the radiation doses and the vestibular function
2.3 OM和前庭功能障碍的相关性

OM的发病率在放疗结束时为32.89%(25/76),放疗后3个月时为40.79%(31/76),OM与oVEMP和cVEMP的异常无显著相关性,其P值在放疗结束时分别为0.194和0.074,在放疗结束3个月时分别为0.179和0.316。

2.4 血清炎症因子水平与前庭功能障碍的相关性

根据ELISA检测结果,纳入研究的NPC患者放疗前、放疗结束时及放疗后3个月时血清IL-6和 IL-17水平分别为(33.28±6.16)pg/mL 和(36.61±5.89)pg/mL、(61.82±13.39)pg/mL和(69.12±14.81)pg/mL、(60.07±13.14)pg/mL和(66.45±17.18)pg/mL。结果显示放疗后血清IL-6和IL-17水平较放疗前明显升高(P均 <0.01),但在放疗结束3个月时较放疗结束时未见明显降低(P=0.222,P=0.104)。Spearman's等级相关检验结果显示,放疗后血清IL-6和IL-17水平与oVEMP和cVEMP的异常明显相关(表 3)。

表 3 血清炎症因子水平与前庭功能障碍的相关性 Table 3 Correlation between the inflammatory cytokines and the vestibular function
3 讨论

椭圆囊斑和球囊斑位于椭圆囊和球囊壁上,由毛细胞和支持细胞组成,它们的放疗受量是引起前庭放射损伤的重要因素。本研究结果显示,不仅在放疗结束时、甚至是放疗后3个月时,内耳的最大放疗受量和平均放疗受量均与前庭功能障碍相关。但是其相关系数均较小,相关性较弱,这暗示在NPC患者放疗过程中可能存在其他的机制导致前庭功能损伤,这与Gibb等的研究结果一致[4]

在其他可能导致前庭功能损伤的原因中,我们首先分析了OM的影响。因为超过50%的NPC患者初发症状包括OME[8],而一半以上的NPC长期生存者存在ROM。Chi等[3]研究显示,NPC放疗后幸存者的前庭功能障碍部分是OM的后遗症所致。其机制可能是在合并OM的NPC患者中,放疗过程中毒素和病原体可通过圆窗膜进入内耳,而椭圆囊和球囊对毒素和病原体易感,从而导致NPC患者放疗后出现前庭功能损伤。而在本研究中,由于放疗前合并OM的NPC患者均被排除,虽然放疗后部分患者发生ROM,但未证明ROM与前庭功能损伤相关,这提示,在我们的研究中,OM并不是导致前庭功能障碍的原因。

在肿瘤的放疗过程中,现代分子理论认为[9],靶器官受到照射之后,除了引起靶细胞的直接损伤外,还可通过引发多细胞的自分泌、旁分泌以及mRNA信息变化导致细胞因子级联效应,最终导致靶器官功能的损伤。在放射诱导的细胞因子级联效应中,炎症因子是最重要、常见的一类细胞因子,其在靶器官的放射性损伤和修复中扮演重要的角色。早在1995年,Rubin及其同事就提出,在肺放射损伤的临床剂量范围内,放射诱发的早期的、持续的炎症细胞因子的产生是造成肺放射性损伤的重要因素。因此在本研究中,我们初步研究了炎症反应在NPC前庭放射性损伤过程中的作用。

IL-17是T细胞诱导的炎症反应的早期启动因子,在炎症及免疫性疾病中具有重要作用[8]。辅助性T淋巴细胞17(Th17细胞)主要以IL-17作为效应因子。Th17细胞能够分泌产生IL-17、IL-6以及肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等,这些细胞因子可以集体动员、募集及活化中性粒细胞,从而有效地介导了组织的炎症反应和损伤[10-11]。本研究结果显示NPC患者放疗后血清炎症因子IL-17和IL-6的水平明显升高,甚至在放疗后3个月时仍未明显降低,并且放疗后血清炎症因子的水平与oVEMP和cVEMP异常的发生明显相关,这暗示放疗诱导的炎症反应参与了放疗后前庭功能障碍的发生,并且可能的炎症消退障碍导致了放疗后前庭功能障碍的持续存在。这需要进一步的动物实验来证实。

总之,鼻咽癌患者放疗后前庭的放疗受量是引起前庭功能障碍的一个危险因素,但两者相关性较小。本研究证实,中耳炎对放疗后前庭功能无明显影响,而放疗诱导的炎症反应和放疗后炎症消退障碍可能与放疗后前庭功能损伤的持续存在相关。

参考文献
[1] Low W K, Toh S T, Wee J, et al. Sensorineural hearing loss after radiotherapy and chemoradiotherapy: a single, blinded, randomized study[J]. J Clin Oncol , 2006, 24 (12) : 1904–1909. DOI:10.1200/JCO.2005.05.0096
[2] 徐英, 孙殿水, 姜玉华, 等. 鼻咽癌调强放疗后前庭功能障碍发生情况观察[J]. 山东医药 , 2016, 56 (6) : 78–79.
[3] Chi F H, Young Y H. Inner ear deficits in irradiated nasopharyngeal carcinoma survivors[J]. Laryngoscope , 2015, 125 (11) : 2565–2571. DOI:10.1002/lary.v125.11
[4] Gibb A G, Loh K S. The role of radiation in delayed hearing loss in nasopharyngeal carcinoma[J]. J Laryngol Otol , 2000, 114 (2) : 139–144.
[5] Tseng C C, Wang S J, Young Y H. Comparison of bone-conducted vibration for eliciting ocular vestibular-evoked myogenic potentials: forehead versus mastoid tapping[J]. Otolaryngol Head Neck Surg , 2012, 146 (2) : 289–294. DOI:10.1177/0194599811425884
[6] Tseng C C, Wang S J, Young Y H. Comparison of head elevation versus rotation methods for eliciting cervical vestibular evoked myogenic potentials via bone-conducted vibration[J]. Int J Audiol , 2013, 52 (3) : 200–206. DOI:10.3109/14992027.2012.754108
[7] Hsin C H, Chen T H, Young Y H, et al. Comparison of otologic complications between intensity-modulated and two-dimensional radiotherapies in nasopharyngeal carcinoma patients[J]. Otolaryngol Head Neck Surg , 2010, 143 (5) : 662–668. DOI:10.1016/j.otohns.2010.07.012
[8] Young Y H, Lin K L, Ko J Y. Otitis media with effusion in patients with nasopharyngeal carcinoma, post-irradiation[J]. Arch Otolaryngol Head Neck Surg , 1995, 212 (7) : 765–768.
[9] 殷蔚伯, 余子豪, 徐国镇, 等. 肿瘤放射治疗学[M]. 4版: 北京: 中国协和医科大学出版社, 2008 : 248 .
[10] Shabgah A G, Fattahi E, Shahneh F Z. Interleukin-17 in human inflammatory diseases[J]. Postepy Dermatol Alergol , 2014, 31 (4) : 256–261.
[11] Singh R P, Hasan S, Sharma S, et al. Th17 cells in inflammation and autoimmunity[J]. Autoimmun Rev , 2014, 13 (12) : 1174–1181. DOI:10.1016/j.autrev.2014.08.019